음악을 감상하는 프로그램 소스(Source) 중 아날로그 신호인 레코드 플레이어 (Record player)의 전축 바늘, 즉 카트리지(Cartridge)는 음반신호를 읽어 내주는 역할을 하면서 증폭기인 앰프로 보낸다. 카트리지란 최초의 동작을 하기 위해 몇몇 부분이 하나의 단위로 구성된 것인데, 오디오 시스템에서는 정확한 용어로 '픽업 카트리지(Pick-up Cartridge)'라고 부른다. 카트리지는 특별한 경우를 제외하면 레코드 플레이어의 톤암(Tone Arm)앞에 있는 헤드셀(Head Shell)에 붙여 사용한다.
2. 카트리지란
카트리지는 바늘 침과, 매달고 있는 ' 캔틸레버(Cantilever)'라고부르는 가는 파이프 그리고 자석과 코일 등을 보호해주는 몸체로
크게나누어 볼 수 있다.
바늘을 '스타일러스(Stylus)'또는 '니들(Needle)'이라고 부르는데, 정확한 용어는 '포노그래프 스타일러스(Phonograph
Stylus)' 즉 전축 바늘이다.
내부를 자세히 살펴보면 바늘 침을 매달고 있는 캔틸레버 중간에 댐퍼(Damper)라고 부르는 것이 있어 진동을 유효하게 억제해주는 기능을
하고 있다.
캔틸레버 자체를 진동체라고 하는데 뒤에 있는 발전부로 신호를 전달해주는 역할을 한다.
이것은 연성 특수 알루미늄으로 만들어져 있는데 상당히 예민하여 사용할 때 세심한 주의가 필요하다.
캔틸레버에 사용되고 있는 소재로는 연성 알루미늄 이외에 최근에는 티타늄, 베릴륨 카본파이버 등이 있다.
3. 카트리지의 종류와 특성
카트리지는 소형 발전기와 같은 역할을 하고 있는데 발전시켜주는 방식에 따라 소리도 달라진다. 일반적으로 무빙 마그네트(Moving Magnet : MM형) 카트리지는 신호 전달이 매우 원만해, 재생음도 선이 굵은 다이내믹한 사운드를 들려주는데 비해 섬세하고 부드러운 여음과 매력적인 음색은 무빙 코일(MC형 카트리지)에서 찾는다.
특히 현악기는 부드러운 여음 때문에 신호 흐름이 예민한 MC형이 더 좋다고 하지만 절대적인 것은 아니다. MC형은 가느다란 코일에서, MM형은 마그네트에서 신호를 만들어주기 때문에 여러가지 면에서 차이가 있다고 할 수 있다. MM형이라고 부르는 카트리지는 가장 많이 사용되고 있는 종류로서 현재 중급형 오디오 시스템에서는 거의 이 형을 사용한다. MM형 카트리지의 특성은 구조상 큰 신호(출력 전압)를 얻을 수 있어 프리 앰프의 포노(Phono)단자에 직접 연결해서 사용할수 있다는 것이다. 또한 바늘이 쉽게 분리될 수 있어 마모되거나 손상되었을 때 바늘만 교환해주면 간편하게 사용할 수 있다. MM카트리지와 비숫한 원리로 제작된 것중에는 MI(무빙 아이언 Moving Iron)형도 있다. '무빙 코일(Moving Coil) 카트리지'라고 부르는 MC형은 바늘이 받는 진동이 코일을 움직이게 하는데, 코일은 강력한 영구 자석사이의 자력선 내에서 움직임으로써 신호가 발생한다. 이 때 코일에 생기는 전기(기전력)를 MC형 카트리지 '출력전압'이라고 부르는데, 신호가 상당히 섬세한 편이어서 비교적 다른 종류보다 고운 소리가 난다. 전기적인 특성 면에서 능률이 우수하기 때문에 음의 표현이 좋아 오디오 매니아들이 즐겨 사용한다. MC형을 사용할 때는 조심스럽게 다뤄야 하는데, 바늘침이 잘못되었을 경우 진동 부분에 코일이 있어 교환이 어렵다. 이 카트리지는 MM형과는 달리 출력전압이 상당히 해 직접 앰프에 연결시켜주지 못하고 승압 트랜스를 사용해야 된다.p> MM형의 출력 전압은 4mV∼5mV가 되나, MC형은 진동계의 질량을 줄이기 위해 기전력을 만들어주는 코일을 많이 감지 못해 1mV이하의 미약한 신호다. 그러나 최근에 제작된 앰프리파이어 중에는 MC형 카트리지를 위해 승압 트랜스를 포노 단자에 설치해 사용하기 편리하게 된 것도 있다.
4. 카트리지의 음질특성
카트리지는 종류에 따라 음질, 음색이 다르다. 이것을 카트리지의 특성이라고 말하는데, 바늘침을 매달고 있는 캔틸레버를 포함한 각 부품 설계가 특수하게 되어있는 것을 고급 카트리지라고 부른다. 예를 들어 다이아몬드 침을 부착시켜 놓았거나, 특수한 진동계 소자를 사용한 캔틸레버와 코일, 은이나 금도금의 리드선 등이 고급 카트리지의 우열을 판가름하는 것이다. 최근에 고급 카트리지 중 과거 특수하게 제작된 경량급을 많이 사용하고 있는데, 이것은 레코드의 소리골을 잘 주행시켜 줄 수 있게 한 것이다. 바늘침은 금속 몸체 끝부부만 다이아몬드(접합형)를 붙여 놓은 것과 원석을 그대로 깎아 만든 누드(Nude)형이 있다. 카트리지의 바늘침은 온도 변화에 따라 상당히 민감한 반응을 보여 재생음질에도 영향을 주게 된다. 다시 말해 처음 음악을 들을 때 재생음이 흔들리는 듯한 현상이 생기는데, 이런 것은 어느 정도 시간이 흐르고나면 정상적인 상태로 돌아오게 된다. 카트리지를 매달고 있는 헤드셀의 재료로는 알루미늄과 아연을 성형시켜 만든 것이 대부분인데 특수한 재료를 가공해 만든 합금 등도 있다.
중량은 보통 8∼12g정도가 무난한 편인데, 중침압용으로 된 것 중에는 20g이 넘는 것도 있다. 실제적으로 너무 가볍거나 무거워도 레코드 플레이어에 무리를 주게 된다. 보급형 레코드 플레이어에 사용되고 있는 '플러그 인(Plus In)' 헤드셀은 신호 손실을 적게 해준다고 하여 많이 이용되고 있다. 레코드 플레이어란 오디오 시스템의 프로그램 소스로서, 레코드에 담겨진 신호를 받아 앰프에 전달하는 장치다. 오디오 시스템을 통해 음악을 들을 때 가장 중요한 요소가 레코드 플레이어의 신호다. 아무리 좋은 오디오 시스템이라 해도 레코드의 재생음이 좋지 못하면 성능이 좋은 기기라고 할 수 없다. 실제로 오디오 시스템의 성능은 레코드 플레이어에 의해 결정된다고 할 수 있다. 레코드 플레이어는 다른 말로 '턴테이블(Turn Table)'이라고도 하는데, 레코드가 둥근 회전판 위에서돌아간다고 붙여진 이름이다.
5. 레코드 플레이어의 구성
레코드 플레이어를 보면 사람의 팔처럼 되어 있는 것이 톤암(Torn Arm), 둥그런 회전판이 턴테이블, 그리고 이것을 회전시켜주는 것이 모터(Motor)다. 이 세 가지 중요한 기능을 받쳐 주고 있는 것을 베이스(Base)라고 하며, 톤암과 회전판을 보호해 주는 것을 더스트 커버(Dust-cover)라고 한다. 회전판에 음반을 올려놓고 그 위에 톤암을 가져가면 카트리지에서 신호가 발생하여 앰프에 설치된 전축입력 단자(Phono)로 보내준다.
1) 회전판
일정한 수평을 유지해야 하며, 안정된 회전을 유지해주어야 한다.
수평과 수직 동작시에 진동이 적어야 한다. 다시 말해서, 내부나 외부의 진동에 영향을 주거나 받으면 안된다.
회전판의 크기가 레코드 크기와 비숫하면 안전성이 있어서 좋으며(직경 30∼31cm)회전판은 비자성체인 알루미늄이나 주성체인
알루미늄합금(다이캐스팅)으로 되어 있는 것이 대부분이다.
회전판은 정지시킬 때나 다시 회전시킬 때 회전 스피드가 다르지 않아야 된다. 이것을 관성 질량이라고 하며 대개 고급 레코드
플레이어는 관성 질량이 좋다.
2) 모터
레코드 플레이어에 사용되는 모터는 2가지가 있다.
-싱크로너스 모터 (Synchronous Motor)
인덕션 모터를 개량한 것으로, 벨트 드라이브 형식에 많이 사용하고 있다.
비교적 전원 변화에 민감하여 최근에도 많이 사용되는 모터다.
AC모터는 교류 전원으로 구동되기 때문에, 가정용 전기를 그대로 사용할 수 있고 구조가 간단한 장점이 있다.
그러나 모터의 진동이 재생 음질에 영향을 주게 되고, 오래 사용하면 열을 많이 받아 문제를 일으키는 단점도 있다.
-DD모터 (Direct Drive Motor)
재래식으로 포터블 전축 등에 설치 사용되었으나, 최근에는 이를 전면적으로 개량, 직류 모터의 회전수를 지속화하는데 성공했다.
이제는 전세계적으로 이 방식을 채택, 거의 대중적으로 사용되고 있다.
레코드 플레이어에서 회전은 매우 중요하다. 레코드가 요구하는 회전을 정확히 유지해야 다른 부분에 영향이 없게 된다.
회전 불규칙에 관한 점검을 위해 레코드플레이어 회전판옆에는 스트로보스코프가 설치되어 있다.
회전의 오차를 확인하는 스트로보스코프가 달려있는 플레이어가 사용하는데 좋다.
3) 톤암
레코드 플레이어에서 소리를 내게 해주는 부분으로서 사람의 팔과 같은 모양이다. 이미 설명한 바와 같이 이 톤암에 카트리지를 달아서
사용하는 것이다.
-톤암의 종류
톤암의 종류는 형태나 동작 원리 등에 따라서 구분할 수 있다.
길이에 의해 분리할 때는 롱암(Long Arm)과 짧은 톤암(Short Tone Arm)으로, 형태로 분류할 때는 I형, J형, S형으로
나눌 수 있다.
또한 침압을 거는 구조에 따라서 다이내믹 밸런스형 (Dynamic Balance Type)과 스태틱 밸런스형 (static Balance
Type)이, 톤암의 길이에는 전장(Total Length)과 실효장(Effective Length)이 있다.
카트리지 바늘 끝부터 톤암 회전축의 중심까지를 실효장(Pivot Stylus Distance)이라고 한다. 또 처음부터 뒤쪽 축 끝까지를
장(Over All Length)이라고 한다. 일반적으로 톤암의 길이는 전장이 길면 실효장도 길다.
최근의 고급형 레코드 플레이어에 사용되는 톤암을 보면, 롱암의 경우에 실효장이 320mm에서 400mm까지가 있다. 이것은 보통 톤암의
실효장이 250mm라고 볼 때 상당히 긴 것이라고 할 수가 있다. 롱암을 사용하는 이유는 짧은 톤암에 비해 정확성과 안정감이 있기 때문이다.
-헤드셀(Head Shell)
톤암에 카트리지를 고정시키기 위한 부품으로, 최근에는 이 헤드셀에 관한 연구가 활발하여 고급형이 많이 보급되고 있다.
카트리지에서 발생한 전기 신호의 1/5 정도가 이 헤드셀에서 손실된다.
이처럼 헤드셀에서 전기 신호의 손실이 많은 까닭은 재질이나 접촉 부위가 나쁘거나 잘못되어 있기 때문이다.
헤드셀의 재질로는 알루미늄을 성형하여 만든 것이 가장 많으며, 특수 플라스틱 가공이나 특수 합금(Mn, Cu,Ni)등 여러 가지가 있다.
중량은 보통 8∼12g정도가 좋다.
4) 레코드 플레이어의 베이스
레코드 플레이어의 몸체를 감싸주는 베이스(Base)는 용도에 따라 여러 가지 형태로 만들어지고 있다.
톤암이나 모터를 받쳐주기도 하는 베이스는 전에는 대개 목재로 만들어졌으나, 요즘에는 거의 플라스틱 사출로 대량 생산되고 있다.
고급 레코드 플레이어에는 천연 대리석에 베니어 합판을 사용하거나, 또는 납을 사용하여 특수 처리한 베이스도 있다.
대리석으로 만든 것은 제작비가 많이 들고 만들기도 어려운 점 등이 있으나 안정감과 견고성이 좋아 특수한 곳에서 사용되고 있다,베이스는
거의가 아연을 다시 캐스틱하거나, 알루미늄 등의 금속 재료를 많이 사용하고 있다. 베이스는 외부의 진동을 받지 않아야 하며, 자체 진동도 외부에
전하지 않아야 된다.
최근에 나오는 플라스틱 베이스 제품을 보면 특수 열처리로 단단하게 만들어졌지만, 중량이 가벼워서 안정감이 없어 보인다.
베이스가 잘못 만들어졌을 때는 음질이 불안정하고, 공기의 진동으로 스피커의 음압을 직접 받게 되며, 외부의 움직임에 따라 민감하게 되고,
외부의 진동을 차단하는 밑부분이 안정감이 없다.
5) 더스트 커버
글자 그대로 먼지 막. 즉 레코드 플레이어의 뚜껑으로서여러 가지 역할을 한다.
특히 레코드 플레이어의 외형에 한몫을 하며, 톤암을 보호하기도 한다. 또 공기 중의 먼지가 턴테이블 위에 쌓이지 않게 하는 중요한 역할도
한다.
6. 레코드 플레이어의 종류
레코드 플레이어는 회전 방식과
동작상태에 따라 몇 가지 종류로 구분된다.
회전 방법으로는 아이들러(Idler), 벨트(Belt), 다이렉트 드라이브(Direct Drive),리니어 트래킹(Linea
Tracking)이 있으며 동작 상태에 따라 수동-반자동-완전 자동식이 있다.
1) 아이들러 방식(림 드라이브)
고무 롤러로 회전판을 돌리는 것으로 저렴한 제품에 가장 많이 사용되는 것이다. 모터 위에 설치한 풀리가 고무 롤러를 돌리면 회전판이 돌게
되어 있다.
최근에는 이 아이들러 방식이 사라져가는 현상이다. 고무 롤러가 회전판을 돌릴 때 미세한 진동이 생기고, 오래 사용하면 마모되어 회전에
오차가 생기기 때문이다.
2) 벨트 방식
모터 위에 설치한 풀리가 벨트로 회전판을 돌리는 벨트 방식의 레코드 플레이어는 새롭게 개발된 다이렉트 방식과 쌍벽을 이루며, 고급
플레이어로 군림하고 있다.
이것은 모터의 진동 험(Hum)이 벨트에 흡수됨으로써 회전판에 전달되지 않기 때문에, 평탄하게 레코드 음악 감상을 할 수 있다.
레코드 플레이어에서 발생되는 진동 험(Hum)을 최소한으로 줄이는 것이 고급형의 레코드 플레이어이고, 벨트 드라이브 방식의 재생음은 많은
레코드 플레이어를 다루어 본 사람들에게 그 진수를 느끼게 한다.
그러나 고급 제품이 아닌 보급형에 사용되는 벨트는 오래 사용하면 늘어나거나 부식되어 회전에 영향을 주게 된다.
또한 장시간 사용하면 모터의 열이 전해지기도 하며, 벨트에 좋지 못한 기름이나 이물질이 묻어 역시 회전에 영향을 준다. 벨트가 끊어졌을 때
부품교환이 힘드는 것도 단점의 하나이다.
2) 벨트 방식
모터 위에 설치한 풀리가 벨트로 회전판을 돌리는 벨트 방식의 레코드 플레이어는 새롭게 개발된 다이렉트 방식과 쌍벽을 이루며, 고급
플레이어로 군림하고 있다.
이것은 모터의 진동 험(Hum)이 벨트에 흡수됨으로써 회전판에 전달되지 않기 때문에, 평탄하게 레코드 음악 감상을 할 수 있다.
레코드 플레이어에서 발생되는 진동 험(Hum)을 최소한으로 줄이는 것이 고급형의 레코드 플레이어이고, 벨트 드라이브 방식의 재생음은 많은
레코드 플레이어를 다루어 본 사람들에게 그 진수를 느끼게 한다.
그러나 고급 제품이 아닌 보급형에 사용되는 벨트는 오래 사용하면 늘어나거나 부식되어 회전에 영향을 주게 된다.
또한 장시간 사용하면 모터의 열이 전해지기도 하며, 벨트에 좋지 못한 기름이나 이물질이 묻어 역시 회전에 영향을 준다. 벨트가 끊어졌을 때
부품교환이 힘드는 것도 단점의 하나이다.
3) 다이렉트 드라이브 방식
최근 오디오 세트에는 거의 이 방식으로 만든 레코드 플레이어가 설치되어 있고, 고급형의 다이렉트 드라이브가 많이 나와 있다.
이 방식은 어느 레코드 플레이어보다도 회전의 오차가 없어서 좋다. 회전의 오차를 더욱 줄이고자 쿼츠(Quartz)라는 수정 발진 제어
장치를 첨부하여 더욱 오차가 줄어들고 있다.
잡음과 소음이 유발되기 쉬운 신호대 잡음비(S/N비)와 럼불의 특성이 좋아진 것이 특징인데, 현재는 대량 생산이 가능해서 생산 가격이 더욱
저렴하여 보급형의 레코드플레이어에도 사용되고 있다.
4) 리니어 트래킹 방식
말 그대로 톤암이 일직선상으로 동작한다고 하여 붙여진 이름이다. 이 방식의 레코드 플레이어가 가장 이상적인데, 레코드를 만들기
위하여 녹음 마스터 테이프에 커팅할 때 사용하는 방식을 적용한 것이다.
이 리니어 트래킹 방식은 우리 나라에서도 개발된 바 있는데, 톤암이 수력으로 이동하면서 레코드판의 음구(소리골)를 주행하는 방식이다.
일반적인 레코드 플레이어의 톤암은 중심축으로부터 원을 이루며 이동하거나, 톤암이 외부에서 내부 중심축을 향하여 일직선으로 이동하는
방식이다. 그런데 재래식은 톤암 축을 중심으로 원을 그리며 이동함에 따라, 기계적 물리적 오차로 발생하는 수평 트래킹
의율(Horizontal Tracking Distortion)이 있는데, 이것을 최소로 낮춘 것이 바로 리니어 방식이다.
그러니까 재래식 레코드 플레이어의 음반 커팅 방법과 카트리지 바늘을 재생하는 방법의 차이에서 잡음(디스토션)을 극소화한 것이다.
이처럼 트래킹 레코드 플레이어의 장점은 침압을 맞출 필요가 없으며, 헤드셀의 오버행이나 트래킹에 관해 신경을 쓸 필요가 없다는 것이
특징이다.
7. 레코드 플레이어의 동작 방식
레코드 플레이어는 톤암이 동작하는 상태에 따라 완전 수동, 반자동, 완전자동으로 구분된다.
8. 레코드 플레이어의 중요기능
1) 안티 스케이팅(Anti-Skating)
레코드 플레이어의 톤암 축이나 옆을 보면 이 장치가 있다.
회전판 위에 음반을 올려놓고 톤암을 가져가면 카트리지가 레코드 소리골을 따라 움직이게 되는데, 어떤 때는 중심축 안쪽으로 미끄러져 들어갈
경우가 있다. 바늘 끝이 마모되었거나 부러져 나갔을 경우에도 그런 현상이 생기지만, 그렇지 않은 경우에 이런 현상이 발생하는 것은 안티 스케이팅
장치가 잘못되어 있기 때문이다.
레코드 플레이어가 회전할 때 톤암을 올려 놓으면 바깥쪽으로 향하는 힘이 생긴다.
반면, 회전하는 물체 안에서 정지하려고 하는 물체는 중심 안쪽으로 빨려 들어가는 성질을 갖는다. 이 두 가지의 힘이 균형을 이루어야만
카트리지가 레코드 소리골 안에서 좌우 채널신호를 잘 읽어낼 수 있다. 따라서 안티 스케이팅 장치는 이런 불균형을 갖지 않게 하기 위해 설치되어
있다. 사용하는 방법은 침압을 2g으로 해줄 때 안티 스케이팅 수치도 정확히 그에 맞추면 된다.
2) 리피트(Repeat)
반복 기능의 스위치이다. 기종에 따라 여러 가지 방식이 있는데, 대개는 0, 1, 2 라고 수치로 표시, 수치만큼 반복하는 것이다.
3) 톤암 리프트(큐잉)장치
톤암의 카트리지를 원하는 곳에 안착시키고 카트리지를 보호하기 위하여 설치한 장치다. 손으로 레코드 위에 카트리지를 가져가 정확한 지점을
찾기가 어려운데, 리프트나 큐잉 장치로는 정확하게 할 수 있으며, 또 카트리지의 바늘을 안전하게 사용할 수 있다. 톤암이 레코드 위에
안착하기까지 걸리는 시간은 보통 2∼3초 정도가 좋으며, 너무 빠르거나 늦어도 좋지 않다.
4) 스트로보스코프(Stroboscope)
레코드 플레이어는 음반이 요구하는 회전을 정확히 유지해야 한다.
만약 회전하는데 이상이 있으면 음질은 물론, 레코드 소리골을 상하게 하는 원인이 된다. 그러나 어떤 레코드 플레이어도 다소의 회전 불균형은
있게 마련이다.
5) 턴 테이블의 고무 매트
고무 매트는 플래터(Platter)라고도 하는데 표면을 요철로 만들어서 사용하고 있다. 이것은 레코드가 시트 위에 잘 올려짐은
물론, 사용 후 시트와 음반이 잘 분리될 수 있도록 하기 위한 것이다. 그러나 먼지나 이물질이 들어가면 잘 떨어지지 않는 단점이
있다. 이 시트는 턴테이블에 밀착되고, 먼지가 쌓이기 쉬우므로 자주 청소해야 하며 유연성과 충격에 아주 부드러워야한다.
6) 받침대(Insulator)
레코드가 플레이어 베이스 밑에 받침대가 달려 있다. 외부 진동이나 자체 진동을 막기위해 음향 재생
기기 설치에도 많이 연구되어 왔다. 특히 레코드 플레이어와 스피커의 진동을 방지시킬 수 있는 특수한 방법의 하나로서, 또 밑부분에 부착시켜
사용하는 오디오의 액세서리로서도 각광을 받고 있다. 레코드 플레이어 베이스 밑에 설치되어 있는 네 개의 받침 다리는 외부 진동도 막아 주지만,
특히 스피커로부터 소리가 바닥을 통하여 플레이어에 전달되는 것을 방지하는 역할도 한다.
9. 레코드 플레이어의 주의할 점
전원 트랜스 같은 전열기 옆에는 절대로 설치하지 말아야 한다는 것. 또한 컬러 텔레비젼의 옆쪽도 바람직하지 못한 장소로서 가급적 띄어놓는 것이 좋겠다. 카트리지는 자석이나 코일 등에서 아주 약한 신호를 만들어 앰프의 포노 단자로 보내 주는데, 주위에 강렬한 전류가 흐르게 되면 방해를 받게되고 결국에 가서는 재생 음질에 변화를 일으키기 때문이다. 앰프의 뒤쪽을 보면 많은 전원 코드 등이 엉켜있다. 이 때 레코드 플레이어의 출력 코드가 전원 코드와 함께 있다면 문제가 발생 할 수도 있다. 고급형의 기기나 특별한 코드를 사용한 것은 상관이 없으나 보급형의 경우는 영향을 받을 수 있으니 유의해야 한다. 흔히 뒤쪽을 깨끗이 청소해 준다고 둘둘 말거나 묶어줄 때, 들리지 않았던 이상한 잡음이 들리게 되는 것은 이 때문이다. 어떤 경우는 '웅-'하는 잡음도 들리며 잘못될 때는 신호보다 잡음이 더 크게 나게 된다. 요즘 포터블형에 설치되어있는 레코드 플레이어를 살펴보면 회전판과 톤암 사이의 간격이 낮아 레코드 음반이 조금만 휘어져도 회전할 때 상하로 춤추는 경우가 잦다. 그대로 방치하면 음질이 더욱 나빠지게 되니 주의해야 한다. 또한 코드 관리에도 세심한 관리가 필요하다. 설치 장소 주위에 공기가 잘 통하지 않거나 습기가 차 있으면 접촉 부위가 부식되기 쉽다. 때때로 청소해 주어야 이를 방지할 수 있다.
